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夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂
CAM實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國(guó)
2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表
摘 要
幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來(lái)描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下?tīng)顟B(tài)，如果它存在，可以識(shí)別給定定位計(jì)劃?？梢宰詣?dòng)識(shí)別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。
關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束;過(guò)約束
1.介紹
夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過(guò)程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷(xiāo)孔定位原則也常用。
一個(gè)加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點(diǎn)指出，定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類(lèi)別：
1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個(gè)定位器取得聯(lián)系。
2、限制約束：不完全約束工件的自由度。
3、過(guò)約束：工件自由度超過(guò)6定位的制約。
在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問(wèn)題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過(guò)無(wú)數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反。卡爾森[4]認(rèn)為，可能沒(méi)有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對(duì)誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開(kāi)，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對(duì)3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。
在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無(wú)阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見(jiàn)圖1)。
表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的解決方案為下列所有定位方程組。
gi(q)=0,i=1,2,...,n (1)
其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。
只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處:
淺田表明
(2)
hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位
如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法
(3)
在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制約束的，即存在至少有一個(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過(guò)約束，這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對(duì)這個(gè)用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。
圖1 .夾具系統(tǒng)模型。
表1
等級(jí) 數(shù)量的定位 地位
<6 - Under-constrained
=6 =6 Well-constrained
=6 >6 Over-constrained
康等[7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來(lái)確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣WL(見(jiàn)附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下:
Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4)
Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5)
Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6)
λ是任意一個(gè)向量。
他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)定位配置，其次是通過(guò)約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒(méi)有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。
2.定位完整性評(píng)價(jià)
如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過(guò)度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí)，所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。
在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評(píng)價(jià)狀態(tài)(見(jiàn)附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL:
如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi]
每一個(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下:
（7）
當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n=6時(shí)，是工件良好約束。
當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n>6時(shí);是工件過(guò)約束。
這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。
圖2 幾何約束狀態(tài)描述
圖3一個(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。
定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)家的算法使用下列方法確定不必要的定位：
1、找到所有的（n-6）組合定位的。
2、為每個(gè)組合,從（n-6）定位器確定定位方案。
3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。
4、如果等級(jí)不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過(guò)約束狀態(tài)。
這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)師來(lái)決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。
當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）<6,工件的限制約束。
參考文獻(xiàn)
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機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品圖號(hào)
零件圖號(hào)
1
產(chǎn)品名稱(chēng)
車(chē)床
零件名稱(chēng)
拖拉機(jī)拔叉
共
1
頁(yè)
第
1
頁(yè)
材 料 牌 號(hào)
HT200
毛 坯 種 類(lèi)
鑄造毛坯
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
2
每 臺(tái) 件 數(shù)
1
備 注
工
序
工 名
序 稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
車(chē)間
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
1
下料
鑄坯（一件毛坯可以制作兩件零件）
鑄造
砂 箱
砂 箱
2
銑面
銑底面一圓柱凸臺(tái)底面
機(jī)加工
銑床X52K
專(zhuān)用夾具，量具，銑刀
3
銑面
銑底面另外一圓柱凸臺(tái)底面，保證尺寸精度及表面粗糙度
機(jī)加工
銑床X52K
專(zhuān)用夾具，量具，銑刀
4
鉆孔
鉆小凸臺(tái)30孔底孔15，擴(kuò)小凸臺(tái)底孔29
機(jī)加工
鉆床Z525
鉆床夾具，量具，鉆頭
5
鉸孔
將拔叉孔鉸30
機(jī)加工
鉆床Z525
專(zhuān)用夾具，量具，鉸刀
6
粗鏜孔
粗鏜孔拔叉一端的孔R(shí)48初步鏜到R47
機(jī)加工
鏜床T68
鏜床夾具，量具，鏜刀
7
精鏜孔
精鏜孔凸臺(tái)側(cè)面一孔R(shí)48
機(jī)加工
鏜床T68
鏜床夾具，量具，鏜刀
8
銑斷
將加工好的拔叉銑斷成兩件
機(jī)加工
銑床Z525
專(zhuān)用夾具，量具，銑刀
9
銑一端叉口面
銑一端叉口面
機(jī)加工
銑床X6132
專(zhuān)用夾具，量具，銑刀
10
銑另外一端叉口面
銑另外一端叉口面
機(jī)加工
銑床X6132
專(zhuān)用夾具，量具，銑刀
11
后處理
去毛刺
輔助
車(chē)間
鉗工
鉗工
12
檢
檢驗(yàn)
機(jī)加工
13
庫(kù)
入庫(kù)
車(chē)間
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對(duì)（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì) 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
學(xué)院
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品名稱(chēng)
拔叉
零件名稱(chēng)
拔叉
共 6 頁(yè)
第 1 頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
材料牌號(hào)
鑄造車(chē)間
1
鑄造
HT200
毛坯種類(lèi)
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄造毛坯
2
1
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
1
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
無(wú)
無(wú)
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)/分
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝設(shè)備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
鑄坯（一件毛坯可以制作兩件零件）
設(shè)計(jì)（日期）
校對(duì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品名稱(chēng)
拔叉
零件名稱(chēng)
拔叉
共 6 頁(yè)
第 2 頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
材料牌號(hào)
鑄造車(chē)間
1
鑄造
HT200
毛坯種類(lèi)
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄造毛坯
2
1
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X62W
X62W
1
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)/分
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝設(shè)備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
2
粗銑底面兩圓柱凸臺(tái)底面，留0.5mm精加工余量
銑床 專(zhuān)用夾具
1450
119
10
1
3
30min
5min
3
精銑底面兩圓柱凸臺(tái)底面，保證尺寸精度及表面粗糙度
銑床 專(zhuān)用夾具
650
80
0.2
1
3
30min
5min
設(shè)計(jì)（日期）
校對(duì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
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技術(shù)學(xué)院
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產(chǎn)品名稱(chēng)
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零件名稱(chēng)
拔叉
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第 3 頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
材料牌號(hào)
鑄造車(chē)間
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鑄造
HT200
毛坯種類(lèi)
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄造毛坯
2
1
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X62W
X62W
1
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)/分
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝設(shè)備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
4
掉頭，銑另一端凸臺(tái)面，留0.5mm精加工余量
銑床 專(zhuān)用夾具
1450
119
2
1
3
30min
5min
5
精銑另一端凸臺(tái)面，保證尺寸精度及表面粗糙度
銑床 專(zhuān)用夾具
800
60
0.2
1
3
30min
5min
設(shè)計(jì)（日期）
校對(duì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
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簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
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日期
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拔叉
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鑄造
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毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄造毛坯
2
1
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X62W
X62W
1
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)/分
準(zhǔn)終
單件
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工步內(nèi)容
工藝設(shè)備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
6
鉆小凸臺(tái)底孔Φ10㎜，擴(kuò)小凸臺(tái)底孔Φ14㎜
銑床 專(zhuān)用夾具
1450
119
0.2
1
3
30min
5min
7
鉆拔叉一端的孔Φ20㎜，然后擴(kuò)至Φ26㎜
銑床 專(zhuān)用夾具
60
69
0.2
1
3
30min
5min
8
鉆拔叉?zhèn)让嬉沪?0㎜
鉆床 專(zhuān)用夾具
設(shè)計(jì)（日期）
校對(duì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
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設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
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銑床
銑床
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切削液
專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具
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工位器具名稱(chēng)
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單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝設(shè)備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
9
將拔叉孔鉸至mm
銑床專(zhuān)用夾具
1450
119
0.2
1
3
30min
5min
10
銑拔叉底面1處長(zhǎng)腰形孔
銑床專(zhuān)用夾具
1450
119
0.2
1
3
30min
5min
11
將加工好的拔叉銑斷成兩件
銑床專(zhuān)用夾具
1450
119
0.2
1
3
30min
5min
設(shè)計(jì)（日期）
校對(duì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
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日期
標(biāo)記
處數(shù)
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日期
技術(shù)學(xué)院
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品名稱(chēng)
拔叉
零件名稱(chēng)
拔叉
共 6 頁(yè)
第 6 頁(yè)
車(chē)間
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
材料牌號(hào)
鑄造車(chē)間
1
鑄造
HT200
毛坯種類(lèi)
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄造毛坯
2
1
設(shè)備名稱(chēng)
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
夾具編號(hào)
夾具名稱(chēng)
切削液
專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱(chēng)
工序工時(shí)/分
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝設(shè)備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
12
去毛刺
13
按圖紙尺寸檢驗(yàn)
14
入庫(kù)
設(shè)計(jì)（日期）
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6
目 錄
1 緒論 1
1.1課題背景 1
1.2夾具的發(fā)展史 1
1.3小結(jié) 1
2 撥叉的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2確定生產(chǎn)類(lèi)型 3
2.3確定毛坯 3
2.3.1確定毛坯種類(lèi) 3
2.3.2確定鑄件加工余量及形狀 3
2.3.3繪制鑄件零件圖 3
圖2.1 零件毛坯圖 4
2.4工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.4.1選擇定位基準(zhǔn) 4
2.4.2制定工藝路線 4
2.4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 6
2.4.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 6
2.5確定切削用量及基本工時(shí) 8
2.5.1工序1：粗銑Φ30H7的兩側(cè)面 8
2.5.3工序3：鉆Φ30H7的通孔 9
2.5.4工序4：擴(kuò)Φ30H7的通孔 11
2.5.5工序5：鉸Φ30H7的通孔 11
2.5.6工序6：粗銑a、b面 12
2.5.7工序7：粗銑Φ90孔的兩面 13
2.5.8工序8：精銑Φ90孔的兩面 14
2.5.9工序9：粗鏜下端Φ90的孔 15
2.5.10工序10：半精鏜下端孔到Φ90 15
2.5.11工序11：粗銑12H11的槽 16
2.5.12工序12：半精銑12H11的槽 17
2.5.13工序13：鉆Φ8的孔 18
2.5.14工序14：攻M22×1.5的螺紋 19
2.5.15工序15：銑開(kāi)Φ90的孔 20
2.6本章小結(jié) 20
第3章 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 21
3.1研究原始質(zhì)料 22
3.2定位基準(zhǔn)的選擇 23
3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 24
3.4誤差分析與計(jì)算 25
3.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 26
3.5.1定位銷(xiāo)選用 27
3.5.2夾緊裝置的選用 27
3.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 28
3.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 28
結(jié)論 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
[10] 馬賢智．機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)[M]．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．12． 29
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊(cè)[M]．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987． 29
[12] 王光斗．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．8． 29
1 緒論
1.1課題背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過(guò)程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人類(lèi)文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來(lái)，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無(wú)論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2夾具的發(fā)展史
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機(jī)，汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類(lèi)定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機(jī)床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點(diǎn)是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類(lèi)高效率，自動(dòng)化夾具在高效，高精度及適應(yīng)性方面，已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動(dòng)化和高適應(yīng)性，已經(jīng)使夾具與機(jī)床逐漸融為一體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專(zhuān)業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個(gè)階段，這一階段，夾具的主要特點(diǎn)是高精度，高適應(yīng)性?？梢灶A(yù)見(jiàn)，夾具在不一個(gè)階段的主要發(fā)展趨勢(shì)將是逐步提高智能化水平。
1.3小結(jié)
一項(xiàng)優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的拔叉類(lèi)，桿類(lèi)工件，幾乎各道工序都離不開(kāi)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機(jī)械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計(jì)，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，對(duì)夾具的選擇和設(shè)計(jì)工作的重視程度，絲毫也不壓于對(duì)機(jī)床設(shè)備及各類(lèi)工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計(jì)，制造和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)夾具的正確使用，維護(hù)和調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
2 撥叉的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目所給的零件是變速箱倒檔撥叉的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為45，鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
(1) 中心圓孔Ф30H7。
(2) Ф8孔垂直于中心孔
(3) 鍵槽12與中心孔有0.08的垂直度
(4) 半孔Ф90與中心孔有115.5的位置關(guān)系，其寬為12與中心孔有0.1的垂直度。
由上面分析可知，可以先加工撥叉中心孔，然后以此作為基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2.2確定生產(chǎn)類(lèi)型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序應(yīng)當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。
2.3確定毛坯
2.3.1確定毛坯種類(lèi)
零件材料為45。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)不是太復(fù)雜，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，故選擇金屬型鑄造毛坯。
2.3.2確定鑄件加工余量及形狀
查《機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)》130頁(yè)表1-4-7，選用各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量均為3mm。
2.3.3繪制鑄件零件圖
圖2.1 零件毛坯圖
2.4工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.4.1選擇定位基準(zhǔn)
①粗基準(zhǔn)的選擇
以零件的下端孔為主要的定位粗基準(zhǔn)，以較大面a面為輔助粗基準(zhǔn)。
②精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的通孔為主要的定位精基準(zhǔn)，以下端孔為輔助的定位精基準(zhǔn)。
2.4.2制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用各種機(jī)床配以專(zhuān)用夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
表2.1工藝路線方案一
工序號(hào)
工序內(nèi)容
工序一
鉆、擴(kuò)、鉸Φ30H7的通孔
工序二
粗銑a、b面，使粗糙度達(dá)到6.3，
工序三
粗銑、半精銑12的槽
工序四
粗銑下端圓孔的兩側(cè)面，使兩面之間的距離為
工序五
①粗鏜下端圓孔的內(nèi)孔到Φ59②半精鏜此孔到Φ90
工序六
銑開(kāi)下端圓孔
工序七
鉆Φ8的孔，垂直于Φ30H7的通孔
工序九
鉗工打毛刺
工序十
檢驗(yàn)
表2.2工藝路線方案二
工序號(hào)
工序內(nèi)容
工序一
粗銑Φ30H7的兩側(cè)面，使兩面間距為80
工序二
粗銑平下端孔側(cè)面的工藝凸臺(tái)
工序三
鉆Φ30H7的通孔
工序四
擴(kuò)Φ30H7的通孔
工序五
鉸Φ30H7的通孔
工序六
粗銑a、b面，使粗糙度達(dá)到6.3，
工序七
粗銑Φ90孔的兩面，使兩面的間距為12
工序八
精銑Φ90孔的兩面，使兩面的間距為12，粗糙度3.2
工序九
粗鏜下端孔
工序十
半精鏜下端孔到Φ90，粗糙度達(dá)到3.2
工序十一
粗銑12H11的槽
續(xù)表2.2
工序十二
半精銑12H11的槽
工序十三
鉆Φ8的孔，垂直于Φ30H7的通孔
工序十五
銑開(kāi)Φ90的孔
工序十六
鉗工打毛刺
工序十七
檢驗(yàn)
工藝立方案的比較與分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案二是加工工序分散，適合流水線生產(chǎn)，縮短裝換刀具的時(shí)間。加工完前次的又可成為下次加工的基準(zhǔn)，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對(duì)大批量生產(chǎn)是很合適的。方案一把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準(zhǔn)得不到保證，加工出來(lái)的精度低，不符合現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產(chǎn)，所以采用方案二比較合適。
2.4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
①機(jī)床的選擇
工序1、7、8、11、12、15采用X6022型臥式銑床
工序2、6采用X5028立式銑床
工序3、4、5、13、14 采用Z535立式鉆床
工序9、10采用T618臥式鏜床
②選擇夾具
該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專(zhuān)用夾具。
③選擇刀具
在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
④選擇量具
加工的孔均采用極限量規(guī)。
⑤其他
對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專(zhuān)用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
表2.3各加工工序的加工余量及達(dá)到的尺寸、經(jīng)濟(jì)度、粗糙度
工序號(hào)
工序內(nèi)容
加工余量
經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
1
粗銑Φ30H7的兩側(cè)面
3
IT11
80
6.3
-0.1
0.1
2
粗銑平下端孔側(cè)面的工藝凸臺(tái)
3
IT11
0
6.3
-0.1
0.1
3
鉆Φ30H7通孔
IT12
6.3
-1
1
4
擴(kuò)Φ30H7通孔
2.0
IT12
3.2
-0.05
0.05
5
鉸Φ30H7通孔
0.2
IT8
1.6
-0.006
0.006
6
粗銑a、b面
粗銑a面
3
IT12
(距中心孔)
6.3
-0.1
0.1
粗銑b面
36(距中心孔)
7
粗銑Φ90孔的兩面
2
IT11
6.3
-0.1
0.1
8
精銑Φ90孔的兩面
1
IT9
3.2
-0.05
0.05
9
粗鏜下端孔
2.5
IT13
6.3
-0.2
0.2
10
半精鏜下端孔
0.5
IT11
3.2
-0.02
0.02
續(xù)表2.3
11
粗銑12H11的槽
IT11
6.3
-0.1
0.1
12
半精銑12H11的槽
1
IT10
3.2
-0.02
0.02
13
鉆Φ8的孔
IT13
6.3
-1
1
14
攻的螺紋
15
銑開(kāi)Φ90的孔
4
IT13
6.3
-0.05
0.05
2.5確定切削用量及基本工時(shí)
2.5.1工序1：粗銑Φ30H7的兩側(cè)面
機(jī)床：X6022型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81,
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.23min
2.5.2工序2：粗銑平下端孔側(cè)面的工藝凸臺(tái)
機(jī)床：X5028
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
①粗銑a面
銑削深度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81,
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.52min
2.5.3工序3：鉆Φ30H7的通孔
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?0mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z535立式鉆床。鉆頭為?22mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃。
確定鉆削用量
①確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
②確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，由表28-3，，，故
查Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為
由參考文獻(xiàn)[2]，表28-5，，故
③校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-41工步輔助時(shí)間為：1.76min
2.5.4工序4：擴(kuò)Φ30H7的通孔
加工機(jī)床為Z535立式鉆床。擴(kuò)孔鉆為?24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；
確定擴(kuò)孔切削用量
①確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-31，有
。根據(jù)Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取=0.57mm/r。
②確定切削速度及 根據(jù)表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度，有：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-41工步輔助時(shí)間為：1.12min
2.5.5工序5：鉸Φ30H7的通孔
加工機(jī)床為Z535立式鉆床。鉸刀為?30mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。
確定鉸孔切削用量
①確定進(jìn)給量 根據(jù)表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z535說(shuō)明書(shū)，取。
②確定切削速度及 由表28-39，取。由表28-3，得修正系數(shù)
，
故
查Z535說(shuō)明書(shū)，取，實(shí)際鉸孔速度
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度，
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-41工步輔助時(shí)間為：1.51min
該工序的加工機(jī)動(dòng)時(shí)間的總和是：
2.5.6工序6：粗銑a、b面
機(jī)床：X5028
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
①粗銑a面
銑削深度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81,
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：2.03min
②粗銑b面
同樣的銑削深度
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，
取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-81,
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.52min
2.5.7工序7：粗銑Φ90孔的兩面
機(jī)床：X6022型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為14)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81,
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.57min
2.5.8工序8：精銑Φ90孔的兩面
機(jī)床：X6022型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數(shù)Z=30，為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-31
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.94min
2.5.9工序9：粗鏜下端Φ90的孔
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：，毛坯孔徑。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取，切削深度為=2.5mm。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-41取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-37工步輔助時(shí)間為：2.61min
2.5.10工序10：半精鏜下端孔到Φ90
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取，切削深度為=。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度，：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
所以該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-37工步輔助時(shí)間為：1.86min
2.5.11工序11：粗銑12H11的槽
機(jī)床：X6022型臥式銑床
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)查[1]表4.4-8有：
刀具的直徑D=80mm，刀具的齒數(shù) Z=14，刀具的寬度L=14mm。
查[2]表2.4-76得：
進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得切削速度，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[2]表3.1-74取
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
機(jī)床工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
=42mm
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.92min
2.5.12工序12：半精銑12H11的槽
機(jī)床：X6022型臥式銑床
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀
刀具直徑D=80，齒數(shù)Z=14，寬度L=12。
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表查得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得切削速度，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74取
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
=42mm
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.41min
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間
2.5.13工序13：鉆Φ8的孔
機(jī)床：Z535立式鉆床
刀具：8直柄短麻花鉆
確定鉆削用量
確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，由表28-3，，，故
查Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取。實(shí)際切削速度為
由參考文獻(xiàn)[2]，表28-5，，故
校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-41工步輔助時(shí)間為：1.58min
2.5.14工序14：攻M22×1.5的螺紋
機(jī)床：Z535立式鉆床
刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（）
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-105，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-41工步輔助時(shí)間為：1.33min
2.5.15工序15：銑開(kāi)Φ90的孔
機(jī)床：X6022型臥式銑床
刀具：中齒鋸片銑刀
刀具直徑D=80mm，齒數(shù)Z=32，寬度L=4mm。
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表查得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得切削速度，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74取
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
=41mm
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時(shí)間為：1.59min
2.6本章小結(jié)
本章節(jié)主要從零件的結(jié)構(gòu)和外型入手分析，從而得出設(shè)計(jì)毛坯的依據(jù)。再查閱有關(guān)資料，設(shè)計(jì)出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進(jìn)行比較，選取一個(gè)最佳方案來(lái)。在計(jì)算每一步的切削用量時(shí)，先選用刀具和機(jī)床，再查閱資料找出進(jìn)給量，由它算出機(jī)床所需的轉(zhuǎn)速，翻閱機(jī)床手冊(cè)選一個(gè)最接近它的一值。算切削速度、機(jī)動(dòng)時(shí)間等。
3 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工此拔叉零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。
根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)鏜孔夾具、銑槽夾具及鉆頂面螺紋底孔夾具各一套。
3.1鉆孔夾具設(shè)計(jì)
3.1.1問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)鉆拔叉8孔。這個(gè)孔距右平面有尺寸精度要求為，與中心孔垂直。因?yàn)槲恢镁纫蟛桓?，也無(wú)需表面粗糙度要求，故再本道工序加工時(shí)主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.1.2夾具的設(shè)計(jì)
①定位基準(zhǔn)的選擇
此零件放在Z535立式鉆床上加工，刀具為8直柄短麻花鉆。由零件分析，選擇用中心孔的長(zhǎng)銷(xiāo)加上這個(gè)孔的一面定位，就可以限制5個(gè)自由度，在由下面的大孔加個(gè)削邊銷(xiāo)就可以實(shí)現(xiàn)完全定位。
②定位元件與夾緊元件的選擇
查參考文獻(xiàn)[1]，表5.2-6，選用固定式定位銷(xiāo)
圖3.11 固定式定位銷(xiāo)（GB2203-80）
圖3.12 削邊銷(xiāo)（GB2203-80 B型）
壓板還是選用操作方便的轉(zhuǎn)動(dòng)壓板
圖3.13 轉(zhuǎn)動(dòng)壓板（GB2176-80）
③切削力與夾緊力的計(jì)算
由于本道工序完成螺紋底孔的鉆削，因此切削力為鉆削力。由參考文獻(xiàn)[1]，表2.4-69得：
軸向力F：
扭矩M：
式中：
∴
如圖：
圖3.14 扭矩圖
夾緊力的方向在軸線上，與M產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩同軸，所以?shī)A緊力F不需要太大，只要工件相對(duì)與夾具體沒(méi)有移動(dòng)就可以了。
④鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
螺紋底孔的加工只需鉆削加工就能滿足加工要求?？紤]到鉆套可能出現(xiàn)的磨損，故查參考文獻(xiàn)[1]，表5.2-13選用可換鉆套（GB2264-80其結(jié)構(gòu)如下圖所示），當(dāng)磨損就可更換。與其裝配的是鉆套用襯套（GB2263-80查表5.2-14），起固定的是鉆套螺釘（GB2268-80查表5.2-12）。
圖3.15 可換鉆套
表3.1 可換鉆套
d
D
H
h
C
r
基
本
尺
寸
極
限
偏
差
基
本
尺
寸
極
限
偏
差
20.5
+0.041
+0.020
30
+0.021
+0.008
46
42
30
12
5.5
18
1
3
2.5
29.5
圖3.12 鉆套用襯套
表3.2 鉆套用襯套
d
D
H
C
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
30
+0.041
+0.020
42
+0.033
+0.017
30
1
3
圖3.17 鉆套螺釘
表3.3 鉆套螺釘
d
L1
d1
D
d2
L
L0
n
t
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
M8
5.5
+0.20
+0.05
12
-0.05
-0.12
20
6
22
11.5
2
2.5
鉆模板選用伸出式鉆模板，用螺釘將其連接在夾具體上。安裝前先調(diào)整好位置然后用銷(xiāo)定位，后用螺釘將其擰緊在夾具體上。鉆模板參見(jiàn)鉆孔裝配圖。
⑤夾具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)算。
由工序可知，本道工序只需鉆螺紋底孔，所以孔的精度無(wú)需考慮，只保證它垂直與中心孔就可以了。由于是立鉆，又是一面兩銷(xiāo)定位，在垂直方向可能存在偏轉(zhuǎn)（參見(jiàn)鉆孔裝配圖）。其計(jì)算同前面的計(jì)算相同。
轉(zhuǎn)角定位誤差為既是（由下的圖可知）：
圖3.18 轉(zhuǎn)角誤差分析圖
除了上面的誤差外，影響孔位置度的因素還有：
1）、鉆模板上裝襯套孔的尺寸公差：
2）、襯套與鉆套配合的最大間隙：
3）、鉆套與鉆頭配合的最大間隙：
4）、鉆套的同軸度公差：
∴綜合誤差為：
能滿足零件要求。
⑥夾具體設(shè)計(jì)
夾具體的設(shè)計(jì)參考鉆孔夾具體零件圖。
3.4本章小結(jié)
在本章是對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析其精確度的階段。重點(diǎn)在于選擇基準(zhǔn)面將零件如何定位、夾緊在夾具體上。在選擇基準(zhǔn)面時(shí)，主要參考已加工面，在此主要用到的是一面兩銷(xiāo)定位，一個(gè)圓柱銷(xiāo)和一個(gè)削邊銷(xiāo)，他們分別穿過(guò)已加工過(guò)的長(zhǎng)中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夾具體上完全定位了。選用壓緊件時(shí)，分別用了移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)壓板。最后設(shè)計(jì)出夾具體，參考有關(guān)資料計(jì)算夾具的定位誤差。
結(jié)論
本次設(shè)計(jì)從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過(guò)了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調(diào)試的時(shí)間。在每道工序中都有計(jì)算切削用量和工時(shí)。
在夾具設(shè)計(jì)中，先確定工件的基準(zhǔn)，然后通過(guò)一面兩銷(xiāo)定位，將工件固定夾緊在夾具上。在此計(jì)算了了夾緊力和夾具體的誤差等。
在本次設(shè)計(jì)中已無(wú)大的問(wèn)題，基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計(jì)中沒(méi)有能提出多中方案進(jìn)行分析比較，有所不足。
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[9] 王先逵．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[10] 馬賢智．機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)[M]．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．12．
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊(cè)[M]．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987．
[12] 王光斗．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．8．
致謝
在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際我向所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)說(shuō)一聲，謝謝！我想沒(méi)有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)就會(huì)做得很困難。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。盧老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中也遇到了不少的問(wèn)題，劉老師給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時(shí)詢問(wèn)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過(guò)來(lái)指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。
在論文工作中，得到了機(jī)電工程學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之時(shí)，我再次感謝對(duì)我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過(guò)老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了！